Tecnología de modificación de recubrimiento orgánico e inorgánico de dióxido de titanio
El dióxido de titanio de rutilo es un semiconductor con un ancho de banda prohibida de aproximadamente 3,0 eV. Tiene una fuerte actividad fotocatalítica sin modificación de la superficie, por lo que puede producir radicales libres de oxígeno altamente activos bajo la radiación de los rayos ultravioleta solares. , este radical libre de oxígeno puede ejercer una fuerte capacidad de oxidación, lo que dañará el medio alrededor del dióxido de titanio y afectará la vida útil del producto. Por lo tanto, la modificación de la superficie es una tarea extremadamente importante en la producción y procesamiento de dióxido de titanio.
La modificación de la superficie es el uso de aditivos modificadores para reaccionar con la superficie del dióxido de titanio, cambiando así las características de la superficie y mejorando el rendimiento del producto. En la actualidad, la modificación de la superficie del dióxido de titanio se divide aproximadamente en dos métodos: recubrimiento inorgánico y recubrimiento orgánico.
1. Recubrimiento inorgánico de dióxido de titanio
El recubrimiento inorgánico consiste en recubrir la superficie de las partículas de dióxido de titanio con una película delgada inorgánica de una o varias capas mediante una reacción de sedimentación, formando una barrera entre las partículas y el medio, para mejorar el rendimiento del dióxido de titanio. La modificación de la superficie inorgánica del dióxido de titanio generalmente se lleva a cabo mediante recubrimiento de aluminio, recubrimiento de silicio, recubrimiento de circonio y múltiples métodos de recubrimiento mixto.
Para el revestimiento de silicio, la película formada en condiciones neutras y ligeramente ácidas es relativamente "esponjosa", mientras que la película formada en condiciones alcalinas es relativamente densa, generalmente a través de la hidrólisis de silicato de sodio para generar silicio. Las micelas se fijan luego en la superficie de titanio. dióxido a través de enlaces Ti-O-Si y, al mismo tiempo, la formación de enlaces Si-O-Si también se puede utilizar para garantizar que la película sea continua y uniforme.
Para el recubrimiento de aluminio, el enlace Ti-O-Al se forma a través de la reacción de OH-Al y el grupo -OH en la superficie del dióxido de titanio. El aumento del número de racimos facilita el recubrimiento. Al mismo tiempo, en condiciones de pH alto, la tasa de crecimiento direccional de OH-Al ocupa una posición dominante en relación con la tasa de sedimentación cuando se eleva la temperatura, y la morfología de la película cambia de capas uniformes y continuas similares a láminas a flóculos relativamente sueltos. .
El recubrimiento inorgánico se divide específicamente en dos métodos: recubrimiento seco y recubrimiento húmedo según diferentes métodos de procesamiento.
(1) recubrimiento seco de dióxido de titanio
En el recubrimiento seco, los haluros metálicos generalmente se adhieren a la superficie del dióxido de titanio mediante rociado de aire y, después del tostado y la oxidación, se introduce vapor caliente para promover su hidrólisis y formar una película delgada que recubre la superficie de la partícula.
(2) recubrimiento húmedo de dióxido de titanio
El recubrimiento húmedo se lleva a cabo principalmente en medio acuoso, que también se subdivide en tres tipos: método de ebullición, método de neutralización y método de carbonización.
2. Recubrimiento orgánico de dióxido de titanio
El historial de desarrollo del recubrimiento orgánico es más corto que el del recubrimiento inorgánico, pero se desarrolla muy rápidamente debido a las características de dosis pequeña (generalmente solo del 0,1 % al 1 % del peso del pigmento) y gran efecto. Hay tres métodos principales de recubrimiento orgánico en el laboratorio, a saber, el método húmedo de dispersión de alta velocidad, el método de dispersión por vibración y el método de pulverización con máquina de gas en polvo. En el proceso de experimentación diario, adoptamos principalmente el método húmedo de dispersión de alta velocidad para el procesamiento.
Generalmente, en el proceso de recubrimiento orgánico, una parte del agente de tratamiento orgánico se conecta a la superficie del dióxido de titanio por adsorción física, y la otra parte reacciona con los grupos hidroxilo en la superficie de las partículas y luego se combina estrechamente con el superficie del dióxido de titanio. Se utilizan dispersantes, agentes de acoplamiento, tensioactivos, etc.
3. Recubrimiento compuesto con dióxido de titanio.
Dado que el recubrimiento inorgánico y el recubrimiento orgánico tienen su propio énfasis. En términos generales, el propósito principal del recubrimiento inorgánico es reducir la actividad fotocatalítica del dióxido de titanio, mejorar su resistencia a la intemperie, aumentando así la vida útil del producto, mientras que el propósito principal del recubrimiento orgánico es mejorar la capacidad de dispersión del producto en varios medios y estabilidad de dispersión.
Los dos métodos no pueden reemplazarse entre sí, por lo que en las operaciones de aplicación práctica, el modo de operación del primer recubrimiento inorgánico y luego la modificación orgánica se usa principalmente para modificar la superficie de las partículas de dióxido de titanio para lograr el propósito, es decir, usar silicio, inorgánico soluble fuentes como el aluminio y el zirconio (como el dióxido de silicio, el óxido de aluminio, etc.) completan una o incluso varias capas de recubrimientos inorgánicos en sus respectivas condiciones de temperatura y pH adecuadas para mejorar su resistencia a la intemperie. Luego, seleccione una estructura de puente adecuada para conectar grupos de ácidos grasos o ácidos aromáticos con una fuerte hidrofilia para mejorar su dispersabilidad en agua y estabilidad de dispersión.
Molienda de materias primas refractarias
La trituración es un proceso esencial en la industria refractaria. Las materias primas enviadas a la fábrica varían desde polvo hasta aproximadamente 350 mm, la mayoría de los cuales son bloques de más de 25 mm. El proceso de trituración y la selección de la materia prima en fábrica son la clave para la elaboración de productos de alta calidad, que repercuten directamente en las propiedades del producto. Además, desde el punto de vista de la contabilidad de costos, la energía consumida por los equipos de trituración y trituración representa una gran proporción. Para ahorrar energía y reducir costos, se debe prestar atención al proceso de trituración.
La esencia del proceso de trituración está relacionada con los siguientes factores, es decir, superar la tensión superficial de las partículas de la superficie del material y superar la atracción de Coulomb entre las partículas internas del material. Partiendo del concepto básico del sistema de dispersión física y química del silicato, no es difícil ver que las partículas del material triturado aún son muy grandes cuando se trituran por primera vez, por lo que la superficie y la energía superficial de las partículas son pequeñas. , Es difícil triturar el material por debajo de 1 μm (micras), cuanto más pequeña es la partícula, mayor es la energía superficial, por lo que cuando se tritura finamente, se consumirá más energía para superar la energía superficial. Además, durante la molienda fina, debido al movimiento térmico acelerado de las partículas, aumenta la probabilidad de colisión de las partículas y también pueden ocurrir coalescencia y coagulación. Por lo tanto, el proceso de trituración debe organizarse correctamente y el método y el equipo de trituración deben seleccionarse de acuerdo con el grado de dispersión del producto final.
El propósito de triturar:
(1) La trituración es un enlace de operación importante en el proceso de beneficio. Cuando se separan y enriquecen partículas del mismo componente del mineral en bruto agregado por dos o más minerales diferentes, el mineral en bruto debe triturarse primero para distinguir por tipo.
(2) Para promover la interacción entre las diversas fases, o dispersar uniformemente las partículas sólidas en el líquido, por ejemplo, prepare lodo.
(3) Preparar varios tamaños de partículas según los requisitos del proceso. Aumenta los defectos de red y la superficie específica del material, acelera las reacciones físicas y químicas y promueve la sinterización.
Los métodos de trituración se pueden dividir aproximadamente en los siguientes cuatro tipos: extrusión, impacto, molienda y división. La función de varias máquinas trituradoras es una combinación de los métodos anteriores.
La trituración se divide en trituración en seco y trituración en húmedo. La trituración húmeda se utiliza principalmente en la producción de cerámica o materiales refractarios especiales. En comparación con la trituración en seco, tiene las siguientes ventajas:
(1) La relación de trituración es grande y el tamaño de partícula del material triturado es pequeño;
(2) La eficiencia de trituración es alta y el fenómeno de "pared de polvo" durante la trituración en seco no es fácil de producir (pero cuando el tamaño de partícula del producto triturado es inferior a 0,01 mm, también se producirá la agregación de polvo);
(3) La pérdida por fricción del equipo y el cuerpo de molienda es pequeña;
(4) Buena prevención del polvo, que favorece la producción civilizada y la automatización de procesos.
Además, existen la trituración a baja temperatura, la trituración en seco y la trituración autogenerada basada en el impacto y la fricción de los materiales triturados, que se clasifican según el medio de trituración.
Al triturar materias primas, la densidad volumétrica y el índice de resistencia del material son de gran importancia para la selección del equipo de trituración y el análisis de la eficiencia de trituración.
Las características y aplicación del polvo de zirconia.
La cerámica de circonio es un nuevo tipo de cerámica de alta tecnología. Además de su alta resistencia, dureza, resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión ácida y alcalina y alta estabilidad química, también tiene las características de resistencia al rayado, sin blindaje de señal y excelente rendimiento de disipación de calor. , Al mismo tiempo, tiene una fuerte maquinabilidad y un buen efecto de apariencia, y es adecuado para la producción en masa.
1 alto punto de fusión
El punto de fusión de la zirconia es 2715°C. El punto de fusión más alto y la inercia química hacen de la zirconia un buen material refractario.
2 Alta dureza y buena resistencia al desgaste
Las cerámicas de zirconio tienen mayor dureza y mejor resistencia al desgaste. A partir de los datos específicos, la dureza de Mohs de la cerámica de zirconia es de aproximadamente 8,5, que está muy cerca de la dureza de Mohs del zafiro 9, mientras que la dureza de Mohs del policarbonato es de solo 3,0, la dureza de Mohs del vidrio templado es de 5,5 y la dureza de Mohs de aleación de aluminio y magnesio La dureza Mohs del vidrio Corning es 6.0 y la dureza Mohs del vidrio Corning es 7.
3 Resistencia y tenacidad relativamente altas
Las cerámicas de zirconio tienen una alta resistencia (hasta 1500 MPa). Aunque existe una gran brecha en la tenacidad en comparación con algunos metales, en comparación con otros materiales cerámicos, la cerámica de zirconio se considera la mejor en el "círculo cerámico" (1-35 MPa .m1/2).
4 Baja conductividad térmica, bajo coeficiente de expansión
La conductividad térmica de la zirconia es la más baja entre los materiales cerámicos comunes (1,6-2,03 W/(m.k)), y su coeficiente de expansión térmica es similar al del metal. Por lo tanto, las cerámicas de zirconio son adecuadas para materiales cerámicos estructurales, como las piezas estructurales con apariencia de teléfono móvil de cerámica de zirconio.
5 buen rendimiento eléctrico
La constante dieléctrica de la zirconia es 3 veces mayor que la del zafiro, la señal es más sensible y es más adecuada para parches de reconocimiento de huellas dactilares, etc. Desde la perspectiva de la efectividad del blindaje, la cerámica de zirconia, como material no metálico, no tiene blindaje. efecto sobre las señales electromagnéticas, y no afectará en absoluto el diseño de la antena interna, y se puede integrar fácilmente para adaptarse a la era 5G.
La cerámica de circonio se usa ampliamente en la industria y la vida modernas. Vamos a presentar brevemente sus principales aplicaciones.
1 Teléfonos móviles y otros campos de la electrónica 3C
Las cerámicas de zirconio no tienen protección de señal, son resistentes a caídas, desgaste y plegado, y al mismo tiempo tienen una apariencia cálida y similar al jade y una buena sensación al tacto. Son ampliamente utilizados en electrónica 3C como teléfonos móviles. Se utiliza principalmente como backplane de teléfonos móviles y otras partes estructurales de teléfonos móviles.
2 campo de desgaste inteligente
En comparación con el metal, las cerámicas de zirconio tienen una mejor resistencia al desgaste, una superficie lisa, una buena textura y no se oxidan. Marcas conocidas como la famosa marca suiza "Radar", Apple y Chanel han lanzado relojes de cerámica de alta gama.
3 campo de comunicación óptica
En la actualidad, las virolas y manguitos cerámicos se utilizan ampliamente en conectores de fibra óptica. La férula de cerámica hecha de cerámica de alta resistencia y dureza no solo puede cumplir con los requisitos de alta precisión, sino que también tiene una larga vida útil y una pérdida de inserción y una pérdida de retorno muy bajas.
4 Campo biomédico
Debido a su alta resistencia, alta tenacidad, resistencia a la corrosión, resistencia al desgaste y buena biocompatibilidad, los materiales cerámicos de zirconio se usan más comúnmente en el campo de la biomedicina como materiales de restauración dental y cuchillos quirúrgicos.
5 campo automotriz
La conductividad térmica de la cerámica de zirconia es pequeña y el coeficiente de expansión térmica es relativamente grande, por lo que los componentes utilizados para fabricar la cámara de combustión del motor tienen un buen aislamiento térmico y, al mismo tiempo, están más cerca de los materiales metálicos en términos de expansión térmica. . Se puede usar como placa inferior de culata, camisa de cilindro, corona de pistón, anillo de asiento de válvula, etc. Sin embargo, debido a las duras condiciones de trabajo del motor, la resistencia de los componentes cerámicos cambia mucho a altas temperaturas, por lo que todavía hay una mucho camino por recorrer antes de la aplicación comercial.
6 campo de joyería
La cerámica de alta precisión y el polvo de aleación de metales preciosos se mezclan y se cuecen, y finalmente se integran en el diseño de joyas después de varios procedimientos precisos y estrictos y pulido con múltiples máquinas. Esta cerámica no solo es ligera y resistente al desgaste, sino que también tiene propiedades antisensibles y es cómoda de llevar.
7 Vida diaria
La cerámica tiene las características de resistencia a altas temperaturas, resistencia a la corrosión, resistencia a la oxidación, alta resistencia, resistencia al desgaste y propiedades antibacterianas naturales, y puede usarse como tazones y cucharas de porcelana, jarrones, cuchillos de cerámica, etc.
8 Otros campos
Las cerámicas de circonio tienen buenas propiedades mecánicas y son resistentes al desgaste y a la corrosión. Se pueden usar como cojinetes de cerámica y también se pueden convertir en cuchillos de cerámica.
Preparación y situación actual del polvo mineral no metálico ultrafino
Con la aplicación de recursos minerales no metálicos en varios campos de la economía y la sociedad, el desarrollo de recursos minerales no metálicos se ha fortalecido significativamente. Dado que estos minerales no metálicos se utilizan en muchos campos, existe una forma de utilización de polvo que produce polvo de minerales no metálicos en la industria. La tecnología de procesamiento presenta requisitos más altos, como ultrafino.
El polvo ultrafino se refiere a una serie de materiales ultrafinos con tamaños de partículas que van desde micrómetros hasta nanómetros. En la actualidad, la amplia aplicación de polvos minerales no metálicos en nuevos materiales modernos de alta tecnología se basa en sus funciones únicas. La función de la mayoría de los minerales no metálicos depende del tamaño, la distribución y la forma de las partículas. Tales como refuerzo o refuerzo en materiales compuestos a base de polímeros, resistencia y tenacidad de materiales cerámicos, relación de cobertura, poder colorante como pigmentos para la fabricación de papel y revestimientos, y propiedades eléctricas, magnéticas, ópticas, de absorción de ondas y de protección de polvos, catálisis, adsorción , reología, antibacteriano, decoloración, unión, etc. están todos relacionados con su tamaño de partícula, distribución de tamaño de partícula y forma de partícula.
Debido a que el polvo ultrafino tiene excelentes propiedades físicas y químicas, tales como una gran superficie específica, alta actividad superficial, rápida velocidad de reacción química, baja temperatura de sinterización, alta resistencia del cuerpo sinterizado, buen rendimiento de relleno y refuerzo, y alta tasa de cobertura. Muchos campos de aplicación requieren un tamaño de partícula fino (micras o submicras) de materias primas minerales no metálicas (materiales).
En la actualidad, en el procesamiento de polvo de mineral no metálico ultrafino, el método físico es el principal método de preparación. Y, en términos generales, el proceso de convertir las materias primas en polvo ultrafino se divide principalmente en dos pasos: trituración y clasificación. El material ingresa primero al equipo de trituración ultrafina para trituración. Debido a que la estructura de cada partícula es diferente, la energía requerida para la trituración es diferente y la fuerza recibida en el equipo de trituración no es igual, por lo que la forma y el tamaño de las partículas finas después de la trituración no son los mismos. , solo una parte de las partículas cumple con los requisitos de tamaño de partícula. En el proceso de producción real, las partículas a menudo se trituran por completo al prolongar el tiempo de trituración para cumplir con el estándar de tamaño de partícula, lo que no solo aumenta el consumo de energía, sino que también puede conducir a una trituración excesiva. Por lo tanto, es necesario separar las partículas con el tamaño de partícula requerido a tiempo, por lo que la tecnología de clasificación ultrafina también juega un papel importante en el proceso de preparación del polvo ultrafino.
En la actualidad, el equipo de molienda ultrafina de uso común incluye principalmente molino de impacto, molino agitador, molino de chorro y molino vibratorio. Independientemente de cómo se desarrolle la industria del polvo, el principal medio para obtener polvos minerales no metálicos ultrafinos sigue siendo la pulverización mecánica.
La clasificación del polvo ultrafino se basa en el hecho de que las partículas de diferentes tamaños de partículas están sujetas a la fuerza centrífuga, la gravedad, la fuerza de inercia, etc. en el medio, lo que da como resultado diferentes trayectorias de movimiento, para realizar la separación de partículas de diferentes partículas. tamaños e ingresar sus respectivos dispositivos de recolección.
De acuerdo con los diferentes medios utilizados, el grado ultrafino generalmente se divide en dos tipos: tipo seco y tipo húmedo. La clasificación húmeda utiliza líquido como medio de dispersión, con alta precisión de clasificación y buena uniformidad. Sin embargo, existen una serie de problemas operativos de seguimiento como el secado y tratamiento de aguas residuales en clasificación húmeda, lo que limita su desarrollo.
En la actualidad, el equipo de clasificación ampliamente utilizado en la producción industrial es el clasificador de aire de turbina, que se puede dividir en tipo de rueda vertical y tipo de rueda horizontal según la forma de instalación de la rueda de clasificación.
En el transcurso de años de exploración y práctica, la tecnología de procesamiento ultrafino de polvo de mineral no metálico se está volviendo cada vez más madura, y hay cada vez más procesos y equipos técnicos en el mercado. Con el fin de mejorar la capacidad de producción y la eficiencia, las empresas relevantes están llevando a cabo el procesamiento de polvo de minerales no metálicos. En el proceso, combinado con su propia realidad y necesidades de producción, haga una selección integral de tecnologías, procesos y equipos, y fortalezca el control de los parámetros relevantes y los ajustes del proceso en el proceso de procesamiento.
Aplicación de minerales de litio en la producción de vidrio y cerámica de alta calidad
Con la llegada de los vehículos de nueva energía, las baterías de litio se han convertido en el centro de atención y en el tema de la investigación científica. Los minerales que contienen litio no solo tienen un gran potencial en el campo de la nueva energía, sino que también tienen funciones importantes y juegan un papel especial en la industria del vidrio de alta calidad. Tanto la espodumena como la petalita son minerales que contienen litio y son materias primas para extraer litio. Los dos a menudo se producen en pegmatitas de granito y se convierten en minerales paragenéticos. Debido a sus propiedades físicas y químicas especiales, se usa ampliamente en la producción de vidrio y cerámica de alta calidad.
1. Cristalería
En la producción de cristalería, aunque el óxido de litio no es una parte importante de la composición del vidrio, tiene una excelente capacidad de fusión, lo que puede reducir la temperatura de fusión, prolongar la vida útil del horno, mejorar la eficiencia de fusión y, por lo tanto, mejorar la calidad del producto. . La adición de concentrado de espodumeno se puede utilizar para producir cristalería de alta calidad para el envasado de cosméticos. La espodumena de baja calidad para vidrio también ha sido aceptada gradualmente por el mercado.
2. Vajilla
En la producción de recipientes, el contenido de Fe2O3 de la vajilla es significativamente menor que el de productos similares. El uso de espodumeno con alto contenido de óxido de litio y bajo contenido de hierro puede garantizar que el producto cumpla con los requisitos de color especificados. Además, la espodumena de alta calidad no solo puede reducir el punto de fusión, sino también reducir la viscosidad de la masa fundida. Por lo tanto, la conformabilidad es buena y la eficiencia de producción mejorará significativamente.
3. Fibra de vidrio
El uso de óxido de litio en la producción de fibra de vidrio no solo puede reducir el daño del flúor al medio ambiente, sino que también tiene el mismo efecto que en la producción de cristalería, como reducir el punto de fusión y mejorar el efecto de fusión, mejorando así la calidad de producción. . La viscosidad del fundido es baja, fácil de operar, baja temperatura de trabajo y larga vida útil del equipo.
4. Pantalla de visualización de televisión
El óxido de litio extraído del concentrado de espodumeno o petalita es el principal componente de los televisores monocromáticos. La combinación de óxido de litio y bario reduce la radiación transmitida a través del panel, mejorando las características de moldeado y el acabado superficial de la pantalla. En la aplicación de TV a color, dado que se prohíbe gradualmente el uso de plomo, se reemplaza por óxido de litio. La circonia y el bario se usan cada vez más en las formulaciones, mientras que el óxido de litio se usa como fundente.
5. Productos cerámicos de alta temperatura.
En la industria cerámica establecida, el litio es una parte importante de la formulación. El espodumeno como carga de baja velocidad de expansión contribuye a la formación de la fase de aluminosilicato de litio de baja velocidad de expansión. Agregue una gran cantidad de espodumeno y elija una temperatura de calcinación adecuada, se producen las siguientes reacciones:
Li2O.Al2O3.aSiO2+SiO2= Li2O.Al2O3.8SiO2
(espodumeno) + (óxido de silicio) = (solución sólida de β-espodumeno)
La sílice libre se asimila en una solución sólida de β-espodumeno, exhibiendo una expansión térmica casi insignificante. Por lo tanto, el producto tiene resistencia al choque térmico.
6. Glasear
El óxido de litio se puede utilizar para reducir la viscosidad de la masa fundida y mejorar la fluidez del recubrimiento. También puede reducir el tiempo de cocción y la temperatura de cocción.
7. Cerámica completamente vitrificada
El fundente de espodumeno más feldespato puede reducir la temperatura de cocción de artículos sanitarios generales entre 30 y 40 °C. Los italianos agregaron espodumeno al cuerpo cerámico ultra blanco para reducir el efecto de contracción y mejorar así la eficiencia de producción. El cuerpo verde de baja porosidad con espodumeno agregado asegura una mínima absorción de polvo mientras aumenta la eficiencia de la combustión.
Con la amplia aplicación del óxido de litio en cerámica, fibra de vidrio, vidrio plano y televisores a color, etc., se ha expandido gradualmente a la industria metalúrgica. El óxido de litio se puede utilizar para cambiar la viscosidad de la escoria, mejorar la recuperación del metal y reducir la posibilidad de escoria en el metal.
Efecto de modificación de superficie de carbonato de calcio nano
La evaluación del efecto de modificación es un eslabón esencial en el proceso de modificación. Algunas conjeturas se pueden verificar mediante algunos métodos de detección, y el proceso de modificación se puede ajustar y optimizar mediante el análisis de sus factores de influencia para mejorar el rendimiento del carbonato de nano-calcio.
Existen principalmente dos métodos de evaluación tradicionales, uno es detectar y evaluar directamente la muestra modificada, y el otro es convertir la muestra modificada en un material compuesto para investigar el efecto de mejora del rendimiento del material compuesto debido a la modificación. En comparación, la evaluación directa es rápida y eficiente.
1. Índice de activación y valor de absorción de aceite.
El índice de activación y el valor de absorción de aceite son indicadores de evaluación comúnmente utilizados para el efecto de modificación del carbonato de nano-calcio. El índice de activación se puede utilizar para evaluar el efecto hidrófobo del carbonato de calcio nano después de la modificación de la superficie, y el valor de absorción de aceite se refiere al consumo de aceite de carbonato de calcio nano en la aplicación. En términos generales, cuanto mayor sea el índice de activación y menor el valor de absorción de aceite, mejor será el efecto de modificación.
2. Hidrofobicidad
La hidrofobicidad es un índice de evaluación importante del carbonato de nano-calcio, y también es un punto crítico de investigación en la modificación del carbonato de nano-calcio. El ángulo de contacto estático se puede utilizar para caracterizar la hidrofobicidad del carbonato de nano-calcio. El tipo de modificador tiene un impacto significativo en la hidrofobicidad del carbonato de calcio nano modificado. El ácido esteárico, el agente de acoplamiento de silano, el ácido oleico, el agente de acoplamiento de titanato, etc. son modificadores hidrofóbicos de uso común. Durante el proceso de modificación de la superficie, estos modificadores se adhieren gradualmente a la superficie de las partículas, lo que reduce la energía superficial de las nanopartículas de carbonato de calcio.
3. Cantidad de recubrimiento y tasa de recubrimiento
Al detectar la cantidad de recubrimiento y la tasa de recubrimiento, se puede comprender la situación del recubrimiento del carbonato de calcio nano, lo que es de gran ayuda para el estudio del mecanismo de modificación y la evaluación del efecto de modificación. Por lo general, de acuerdo con la temperatura de descomposición o la temperatura de volatilización de diferentes sustancias, el carbonato de calcio nano modificado se puede someter a análisis termogravimétrico para obtener la cantidad de recubrimiento del modificador y luego se puede obtener la relación de recubrimiento.
Además, algunos investigadores han construido un modelo de recubrimiento correspondiente a través del estudio del mecanismo modificador, calculando así la cantidad o tasa de recubrimiento teórica y comprendiendo la situación del recubrimiento comparándola con la cantidad o tasa de recubrimiento real. , y también proporciona una base práctica para el estudio del mecanismo de modificación.
4. Tamaño y forma de las partículas
El tamaño de partícula y la morfología del nanocarbonato de calcio dependen principalmente de su proceso de preparación. Por lo tanto, en el proceso de modificación in situ, las condiciones del proceso, como la concentración de la fase líquida, la velocidad de agitación, la temperatura y el tipo y la concentración de los modificadores afectarán al nanocarbonato de calcio. Al controlar la nucleación, la cristalización y el crecimiento de estos factores, se puede preparar nanocarbonato de calcio con diferentes formas y tamaños.
5. Blancura
Para revestimientos, fabricación de papel, caucho, plásticos y otras industrias, la blancura es un indicador importante para evaluar el nanocarbonato de calcio. La blancura del carbonato de nano-calcio modificado no solo está relacionada con la elección del modificador, sino también con la humedad, la temperatura de secado y el tiempo de secado. En general, cuanto mayor sea el tiempo de secado, mayor será la temperatura y menor la humedad, mayor será la blancura.
6. Dispersión
El carbonato de nano-calcio se puede usar ampliamente como relleno en caucho, plástico, papel y otras industrias. Por lo tanto, la dispersión de nanocarbonato de calcio en el organismo también es un índice de evaluación importante. Al escanear el organismo lleno con un microscopio electrónico, se puede observar visualmente la distribución de nanocarbonato de calcio. Además del efecto de rendimiento y modificación del propio carbonato de nano-calcio, su cantidad de relleno también es un factor importante que afecta la dispersión.
Método de modificación orgánica de minerales arcillosos
En comparación con otros adsorbentes, los minerales arcillosos se utilizan a menudo como adsorbentes naturales debido a su bajo costo, gran área de superficie específica y alta capacidad de intercambio catiónico.
En los últimos años, las personas utilizan minerales arcillosos naturales como la caolinita, la montmorillonita, la ilita y la bentonita para eliminar los contaminantes orgánicos y los aniones del agua. Sin embargo, los estudios han demostrado que los minerales arcillosos naturales tienen cierta capacidad de adsorción de contaminantes aniónicos, pero su capacidad de adsorción de contaminantes orgánicos es débil. Esto se debe a que hay muchos cationes inorgánicos hidrófilos en la superficie de los minerales arcillosos, lo que hace que la superficie de los minerales arcillosos sea hidrófila en estado húmedo, y es difícil adsorber directamente los contaminantes orgánicos hidrófobos.
Al modificar los minerales arcillosos naturales con tensioactivos, polímeros y agentes de acoplamiento de silano, la superficie de los minerales arcillosos se puede transformar de hidrófila a hidrófoba, y se puede obtener un adsorbente de arcilla orgánica con un bajo costo y un fuerte rendimiento de adsorción. Puede mejorar efectivamente la adsorción de minerales arcillosos a contaminantes orgánicos hidrofóbicos.
1. Surfactante
Las moléculas de surfactante se componen de dos grupos con propiedades completamente diferentes, a saber, el grupo hidrofílico y el grupo hidrofóbico. Según la disociación de los grupos hidrófilos en solución acuosa, los tensioactivos se pueden dividir en tensioactivos catiónicos, tensioactivos aniónicos y tensioactivos no iónicos. Y debido a su compatibilidad con el medio ambiente y baja toxicidad, a menudo se usa como modificador de arcilla.
(1) Surfactante catiónico
El mecanismo de uso de tensioactivos catiónicos para modificar minerales arcillosos suele ser una reacción de intercambio iónico, es decir, los cationes orgánicos en los tensioactivos catiónicos reemplazan a los cationes inorgánicos (como Na+, Ca2+, etc.) entre las capas de minerales arcillosos.
(2) Tensioactivos aniónicos
Los grupos hidrofílicos de los tensioactivos aniónicos son grupos cargados negativamente y también hay grupos cargados negativamente en la superficie de los minerales arcillosos, por lo que los tensioactivos aniónicos no pueden adsorberse en la superficie de los minerales arcillosos por atracción electrostática. En la actualidad, los mecanismos de modificación de los tensioactivos aniónicos sobre minerales arcillosos son principalmente enlaces hidrofóbicos y formación de enlaces de hidrógeno.
(3) Surfactantes compuestos catiónicos y aniónicos
(4) tensioactivos Géminis
Los tensioactivos Gemini (tensioactivos dímeros) se componen de dos cadenas de carbono alquílicas hidrofóbicas y grupos hidrofílicos, grupos de enlace y grupos contraiónicos. En comparación con los tensioactivos catiónicos de amonio cuaternario de alquilo tradicionales, los minerales arcillosos modificados por los tensioactivos gemini suelen tener una mayor capacidad de adsorción y una menor liberación de modificadores, por lo que se utilizan ampliamente en el campo de la eliminación de aguas residuales.
(5) Tensioactivos no iónicos
Los tensioactivos no iónicos no se disocian en agua y sus grupos hidrofílicos suelen ser grupos éster, grupos carboxilo y grupos hidroxilo, que pueden interactuar con los grupos hidroxilo en la superficie de los minerales arcillosos para generar enlaces de hidrógeno y adsorberse en la superficie de los minerales arcillosos.
Además, se ha informado que los minerales de organoarcilla modificados por tensioactivos no iónicos tienen una mayor separación entre capas y una mayor estabilidad química que los minerales de organoarcilla modificados por tensioactivos catiónicos, y tienen mejores perspectivas de aplicación.
2. Polímero
Los polímeros pueden modificar los minerales arcillosos a través de la adsorción física, el intercambio iónico y el injerto químico, y mejorar el rendimiento de adsorción de los minerales arcillosos.
El método de modificación de adsorción física se refiere a que el polímero se adsorbe en la superficie del mineral arcilloso debido a sus propios grupos cargados o funcionales que forman enlaces de hidrógeno con los grupos hidroxilo en la superficie del mineral arcilloso, y cambia las propiedades físicas y químicas de la superficie. La ventaja de la adsorción física es que no cambia la estructura de los minerales arcillosos. La desventaja es que la fuerza entre el polímero y la superficie del mineral arcilloso es relativamente débil y se altera fácilmente por factores como la temperatura y el valor del pH.
El injerto químico de polímeros en la superficie de los minerales arcillosos pertenece a la adsorción química, y la condensación de polímeros y grupos reactivos de los minerales arcillosos hace que los polímeros se unan a la superficie de los minerales arcillosos. Los minerales arcillosos modificados por adsorción química son más estables que los modificados por adsorción física.
3. Agente de acoplamiento de silano
Los agentes de acoplamiento de silano, también conocidos como organosilanos, se componen de grupos no hidrolizables, grupos alquileno de cadena corta y grupos hidrolizables. Los agentes de acoplamiento de silano modifican los minerales arcillosos, generalmente hidrolizando los grupos hidrolizables de silano en grupos hidroxilo y luego condensando con los grupos hidroxilo en la superficie de los minerales arcillosos para formar enlaces covalentes estables Si-O-Si o Si-O-Al y adsorbidos en la arcilla. superficie mineral.
Cuatro tendencias principales de desarrollo de la tecnología de carbonato de calcio para la fabricación de papel
Como un importante relleno para la fabricación de papel y pigmento de revestimiento, el carbonato de calcio ha demostrado sus ventajas únicas y tiene el potencial de seguir prosperando. Dado que la industria del papel tiene requisitos más estrictos sobre la calidad del producto y tipos de productos más diversificados, la modificación de la superficie, la nanotecnología, la especialización y el desarrollo de nuevos productos de carbonato de calcio se convertirán en una nueva dirección para el desarrollo de la tecnología de productos de carbonato de calcio.
1. Modificación de la superficie
El carbonato de calcio es una sustancia inorgánica, la superficie de las partículas es polar, hidrófila y oleofóbica, y tiene aglomeración, poca compatibilidad con polímeros orgánicos, dispersión desigual en los materiales base de polímeros, baja fuerza de unión e interfaces fáciles de producir Los defectos conducen a un producto inestable calidad. El carbonato de calcio sin modificación de la superficie como relleno para la fabricación de papel tiene desventajas tales como poca compatibilidad y fuerza de unión con las fibras de pulpa, baja tasa de retención en el papel y resistencia mecánica reducida del papel. Por lo tanto, el carbonato de calcio debe modificarse en la superficie para poder utilizarlo mejor en la industria del papel.
El proceso de modificación de la superficie del carbonato de calcio incluye principalmente el proceso de modificación en seco, el proceso de modificación en húmedo y el proceso de modificación in situ. Generalmente, el carbonato de calcio pesado preparado por molienda en seco adopta un proceso de modificación en seco, y el calcio pesado preparado por molienda en húmedo adopta un proceso de modificación en húmedo. El carbonato de calcio liviano se prepara por un método químico, generalmente utilizando un proceso de modificación in situ. Los modificadores de uso común para la modificación de la superficie del carbonato de calcio para la fabricación de papel incluyen principalmente agentes de acoplamiento, polímeros y sustancias inorgánicas.
2. Nanoización
Después de agregar rellenos de carbonato de calcio nano en el proceso de fabricación de papel, el papel tiene las siguientes características: puede ralentizar el envejecimiento del papel, por lo que el papel se puede almacenar durante más tiempo; puede hacer que el papel absorba una cierta cantidad de rayos ultravioleta; hace que el papel no se amarillee ni se desvanezca fácilmente, y tiene buenas propiedades de aislamiento, etc.
El carbonato de nano-calcio se utiliza como pigmento de revestimiento para la fabricación de papel, lo que es beneficioso para mejorar el brillo, la blancura y el tono del revestimiento del papel revestido; puede garantizar la pureza del color del pigmento blanco; es beneficioso para mejorar la opacidad, el brillo y el brillo de impresión del papel, etc. Propiedades ópticas; puede cambiar las propiedades reológicas de la solución de preparación de revestimiento; realizar la funcionalización del papel de recubrimiento, como aislamiento, conductividad, propiedades antibacterianas, etc.
Como relleno para la fabricación de papel, el carbonato de nano-calcio se usa generalmente en la producción de productos de papel especiales, como pañales, toallas sanitarias, papel para impresión a chorro de color, toallas de papel y películas transpirables.
3. Especialización
Diferentes papeles tienen diferentes propiedades y requieren diferentes propiedades de carbonato de calcio. Para mejorar el valor económico, se puede desarrollar el producto de carbonato de calcio correspondiente para un cierto tipo de papel, de modo que pueda reducir el costo de producción y cumplir con los requisitos de uso.
El papel para cigarrillos de alta calidad requiere que el carbonato de calcio ligero utilizado como relleno tenga una forma de cristal en forma de huso relativamente completa, con granos de cristal uniformes y ordenados; su tamaño de partícula se distribuye principalmente alrededor de 1-2 μm, y no hay partículas de gran tamaño (> 5 μm); y Buen rendimiento de dispersión y unión en pulpa.
4. Desarrollar nuevos productos de carbonato de calcio.
(1) carbonato de calcio mixto
El carbonato de calcio mixto (HCC) consiste en usar un polímero iónico para preparar la mezcla de carbonato de calcio molido y óxido de calcio en preaglomerados, y luego tratar los preaglomerados con dióxido de carbono para formar nuevo carbonato de calcio entre GCC y finalmente formar ácido carbónico calcio productos El proceso de preparación de carbonato de calcio posmezclado es aproximadamente el mismo que el proceso de preparación de HCC, excepto que el primer agregado se forma solo a partir de carbonato de calcio molido, y después de que se prepara el preaglomerado de carbonato de calcio molido, la misma cantidad de óxido de calcio que se agrega el proceso HCC y luego se inyecta dióxido de carbono. Se forma nuevo carbonato de calcio en el exterior del primer agregado de GCC, y el producto final de carbonato de calcio es carbonato de calcio posmezclado (PostHCC o pHCC).
(2) bigotes de carbonato de calcio
Los bigotes de carbonato de calcio pertenecen a la estructura cristalina de carbonato de calcio de aragonito, tienen un alto módulo elástico, resistencia al calor, resistencia al desgaste y aislamiento térmico y otras buenas propiedades, y tienen el material del bigote con una gran relación de aspecto, fibra corta y pequeño diámetro (Nivel de micras) y características de alta resistencia. Es ampliamente utilizado en los campos de fabricación de papel, materiales de cemento, materiales de construcción, revestimientos y materiales de fabricación de automóviles.
Método de modificación de la superficie de micro polvo de silicio
En el proceso de aplicación, el micro polvo de silicio se compone principalmente de rellenos funcionales con polímeros de polímeros orgánicos, mejorando así el rendimiento general de los materiales compuestos. El micro polvo de silicio en sí es una sustancia de polaridad e hidrofilia. Es diferente de los atributos de la interfaz de la matriz de la matriz del polímero de polímero y es poco compatible. A menudo es difícil dispersar en el material base. Por lo tanto, generalmente se requiere la modificación de la superficie de la micro polvo de silicio. Dependiendo de las necesidades de la aplicación, se cambian las propiedades físicas y químicas de la superficie de la potencia micr -de silicio, mejorando así la compatibilidad de sus materiales de polímeros orgánicos y satisfacen las necesidades de descentralización y liquidez de los materiales de polímeros.
La calidad de los ingredientes de los micropodadores de silicio, el proceso de modificación, el método de modificación de la superficie y el agente modificado, la dosis del modificador, las condiciones de proceso modificadas (temperatura del modificador, tiempo, pH y velocidad de mezcla) y otros factores afectan el efecto de modificación de la superficie de la superficie de microfanten de silicio. El método de modificación de la superficie y el modificador son el factor principal que afecta el efecto modificado.
1. Calidad de materia prima de microfina de silicio
Los tipos, el tamaño de partícula, el área de superficie y el grupo de polvo de silicio orientado a la superficie afectan directamente la combinación de sus modificadores de superficie. Diferentes tipos de efectos de modificación de microgoder de silicio también son diferentes. Entre ellos, el micro polvo esférico de silicio tiene una buena liquidez. Es fácil de combinar con el modificador durante el proceso de modificación. Y el rendimiento de la densidad, la dureza y la constante dieléctrica es significativamente mejor que el de la esquina de silicio de microfim.
En general, cuanto más pequeño es el tamaño de partícula del microfanten de silicio, cuanto más grande es el área de superficie, más es el número de sitios activos en la superficie y el aumento en la cantidad del modificador. Además, en el proceso de aplicación de microfimmentos de silicio de diferentes granularidad, también tiene un cierto impacto en el rendimiento de los productos posteriores. Por ejemplo, en el proceso de mezcla con la mezcla de resina con resina, la distribución del tamaño de partícula debe controlarse estrictamente. No debe ser demasiado grande o demasiado pequeño. El tamaño del tamaño es demasiado grande. Esencia
2. Método de modificación de la superficie y agente modificado
En la actualidad, el método de modificación de la superficie de la micro polvo de silicio es principalmente modificación orgánica, modificación inorgánica y modificación química mecánica. El método más utilizado es la modificación orgánica. Cuando un solo efecto de modificación es pobre
(1) Modificación orgánica
La modificación orgánica es un método de adsorción física, adsorción química y reacciones químicas en la superficie del microfilling de silicio en la superficie del micropotador de silicio para cambiar las propiedades de la superficie de la microfan de silicio. En la actualidad, el agente modificado orgánico más utilizado es un agente de acoplamiento de sibidina, que incluye principalmente amino, epoxi, etileno, azufre y otros tipos. El efecto de modificación suele ser bueno, pero el precio es costoso. Algunos investigadores usan ácidos grasos de aluminado, titanato y duro para fabricar microfimmeter de silicio con precios relativamente bajos, pero el efecto de modificación a menudo no es tan bueno como el agente de acoplamiento de silicano. Dos o más tensioactivos se agravan en el microfimmeter de silicio, y el efecto modificado a menudo es más ideal que el de un solo modificador.
(2) Modificación inorgánica
La modificación inorgánica se refiere a una nueva función de los materiales para dar materiales en la superficie del microfimismo de silicio o metal compuesto, óxidos inorgánicos, hidróxido, etc. Por ejemplo, Oyama y otros usan métodos de precipitación para cubrir Al (OH) 3 en la superficie de la superficie de la superficie de la superficie de la superficie de SIO2, y luego use el SIO2 después de la envoltura de fenilfenileno a base de polietileno, que puede satisfacer algunas necesidades de aplicación especiales.
(3) Modificación química mecánica
La modificación química mecánica se refiere al primer uso de la trituración ultra fina y otra potencia mecánica fuerte para activar la superficie de las partículas de polvo para aumentar el punto activo o el grupo activo en la superficie de la microfan de silicio, y luego combinar el agente modificado para lograr La modificación compuesta de microfan de silicio.
Aplicación de equipos de pulverización a chorro en la producción de dióxido de titanio
1. Principio de molienda por chorro
El equipo de molienda a chorro incluye molino a chorro, molino a chorro o molino de energía fluida, que utiliza la energía del flujo de aire de alta velocidad o vapor sobrecalentado para hacer que las partículas impacten, colisionen y rocen entre sí para lograr una pulverización o despolimerización ultrafina. El principio general de la molienda por chorro: aire comprimido seco y sin aceite o vapor sobrecalentado se acelera en un flujo de aire supersónico a través de la boquilla Laval, y el chorro expulsado a alta velocidad hace que el material se mueva a gran velocidad, lo que hace que las partículas choquen y se frotan unos contra otros para ser aplastados. Los materiales triturados llegan al área de clasificación con el flujo de aire, y el clasificador finalmente recolecta los materiales que cumplen con los requisitos de finura, y los materiales que no cumplen con los requisitos se devuelven a la cámara de trituración para continuar con la trituración.
2. Clasificación de los equipos de molienda por chorro
Hay principalmente varios tipos de molinos de chorro utilizados en la industria de mi país: molino de chorro plano, molino de chorro de lecho fluidizado, molino de chorro de tubo circulante, molino de chorro de contrachorro y molino de chorro objetivo. Entre estos tipos de molinos de chorro, se utilizan ampliamente los molinos de chorro plano, los molinos de chorro de lecho fluidizado y los molinos de chorro de tubo circulante.
2.1 Molino de chorro de contrachorro
Después de que el material ingresa a la cámara de trituración a través del alimentador de tornillo, la energía de impacto del flujo de aire de alta velocidad es rociada por varias boquillas relativamente ajustadas, y la rápida expansión del flujo de aire forma la colisión y la fricción generada por la suspensión y ebullición del lecho fluidizado para triturar el material. El polvo mixto grueso y fino es impulsado por el flujo de aire de presión negativa a través del dispositivo de clasificación de turbina instalado en la parte superior. El polvo fino es forzado a pasar a través del dispositivo de clasificación y es recolectado por el colector ciclónico y el filtro de mangas. El polvo grueso es desechado por la gravedad y la fuerza centrífuga generada por el dispositivo de clasificación giratorio de alta velocidad. Va a las cuatro paredes y vuelve a la cámara de trituración para seguir triturando.
2.2 Molino de chorro plano
El flujo de aire a alta presión como energía cinética de trituración ingresa a la bolsa de almacenamiento de aire estabilizado por presión en la periferia de la cámara de trituración como una estación de distribución de aire. El flujo de aire se acelera en un flujo de aire supersónico a través de la boquilla Laval y luego ingresa a la cámara de trituración, y el material se acelera hacia la cámara de trituración a través de la boquilla Venturi. Realizar trituración simultánea. Dado que la boquilla Laval y la cámara de trituración están instaladas en un ángulo agudo, la corriente en chorro de alta velocidad hace que el material circule en la cámara de trituración y las partículas chocan, chocan y rozan entre sí, así como con la pared de la trituradora. la placa objetivo fija a triturar. Impulsadas por el flujo de aire centrípeto, las partículas finas se introducen en el tubo de salida central del pulverizador y entran en el separador ciclónico para su recolección, mientras que el polvo grueso se arroja a la pared circundante de la cámara de pulverización bajo la acción de la fuerza centrífuga para el movimiento circular. y continúa la pulverización.
2.3 Molino de chorro de tubo circulante
La materia prima se introduce en la cámara de trituración a través de la boquilla Venturi, y el aire a alta presión se rocía en la cámara de trituración tubular circulante en forma de pista con diámetro desigual y curvatura variable a través de un grupo de boquillas, acelerando las partículas para colisionar, colisionar , frotar y aplastar unos a otros. Al mismo tiempo, el flujo giratorio también impulsa las partículas trituradas hacia arriba en el área de clasificación a lo largo de la tubería, y el flujo de material denso se desvía bajo la acción del campo de fuerza centrífuga en el área de clasificación, y las partículas finas se descargan después de ser clasificado por el clasificador inercial tipo persiana en la capa interna. Las partículas gruesas regresan a lo largo de la tubería de bajada en la capa exterior y continúan siendo pulverizadas de manera circular.
2.4 Molino de chorro de lecho fluidizado
El molino de chorro (molino de chorro de lecho fluidizado) es el aire comprimido que es acelerado por la boquilla Laval en un flujo de aire supersónico y luego inyectado en el área de trituración para fluidificar el material (el flujo de aire se expande para formar un lecho fluidizado que se suspende y hierve y choca juntos). Por lo tanto, cada partícula tiene el mismo estado de movimiento. En la zona de pulverización, las partículas aceleradas chocan entre sí y se pulverizan en la unión de cada boquilla. El material triturado se transporta al área de clasificación mediante la corriente ascendente, y el polvo fino que cumple con el requisito de tamaño de partícula se filtra mediante las ruedas de clasificación dispuestas horizontalmente, y el polvo grueso que no cumple con el requisito de tamaño de partícula se devuelve al área de trituración para su posterior procesamiento. aplastante. El polvo fino calificado ingresa al separador ciclónico de alta eficiencia con el flujo de aire a recolectar, y el colector de polvo filtra y purifica el gas polvoriento y luego lo descarga a la atmósfera.